高磁性离子液体的合成及物性研究

磁性离子液体的出现为突破离子液体应用中分离能耗高、随液相流失等问题提供了解决新途径。本项目拟针对目前磁性离子液体磁化系数低、构效关系不明确等关键科学问题，采用实验、理论和计算紧密结合的研究方法，设计并合成含共轭、螯合阳离子及多阴离子的新型高磁性离子液体，研究磁性离子液体中阴阳离子组成等对其几何构型、空间分布、聚集结构的影响；测定磁化系数、相变温度、密度、粘度、比热容、电导率、相平衡等性质，获得磁性离子液体组成-结构-性质的规律性认识；结合量子化学、分子动力学模拟等计算方法，揭示磁性离子液体的阴阳离子及功能性基团、空间分布与结构等与磁化系数间的影响规律及调控机制，为高磁性离子液体的设计及工业应用提供理论指导。

本项目合成、表征了多种磁性离子液体，测定及汇总了不同阴离子和阳离子磁性离子液体的磁化率，探讨了磁性离子液体结构与磁化率间的关联规律，并研究了不同温度下，离子液体密度、粘度等物性随外加磁场强度的变化规律。研究表明，对于含金属的磁性离子液体来说，阴离子是磁性的核心，对磁性具有决定性作用，阳离子则会通过与阴离子的相互作用对磁性大小产生影响，通常阳离子与阴离子的作用越强，越有利于磁化率的提高；外加磁场对磁性离子液体的粘度影响要大于对非磁性离子液体的粘度影响，但对两者的密度几乎都没有影响；在8T强磁场下，体积比≥50:50的磁性离子液体水溶液可以实现离子液体与水完全分离。以上研究为磁性离子液体的设计及应用提供了一定的基础数据。